DE3535906C2

DE3535906C2 -

Info

Publication number: DE3535906C2
Application number: DE3535906A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. 8034 Germering De Haertel
Original assignee: Metzeler Kautschuk GmbH
Current assignee: Metzeler GmbH
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1987-11-26
Also published as: EP0218202A3; US4757981A; DE3535906A1; JPH03536B2; JPS6288835A; DE3661649D1; EP0218202A2; EP0218202B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aktives, hydraulisch dämpfendes Motorlager, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei gummielastische Umfangswände aufweisenden Kam mern, die mit einer elektroviskosen Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sind, mit einer starren Zwischenplatte zwischen den beiden Kammern, die mindestens eine, die Kammern ver bindende Überströmöffnung aufweist und mit mindestens zwei in einer Überströmöffnung eingesetzten parallelen, plattenförmigen Elektroden aus Metall, wobei zwischen je weils benachbarten Elektroden zur Steuerung der Viskosi tät der Dämpfungsflüssigkeit ein elektrisches Feld anleg bar ist.The invention relates to an active, hydraulic damping engine mount, especially for motor vehicles, with two rubber elastic peripheral walls with an electroviscous damping fluid are filled with a rigid intermediate plate between the two chambers, the at least one, the chambers ver has binding overflow opening and with at least two parallel in one overflow opening, plate-shaped electrodes made of metal, between each because neighboring electrodes to control the viscose apply an electric field to the damping fluid is cash.

Ein derartiges Motorlager ist aus der DE-OS 33 36 965 be kannt. Dabei besteht die Überströmöffnung aus einem schlitzförmigen Kanal mit einem rechteckigen Querschnitt, dessen Wände durch die beiden das elektrische Feld erzeu gende Elektroden ausgebildet sind. Der Querschnitt eines solchen Kanals ist jedoch durch die Außenabmessung des Motorlagers sowie vertretbare Elektrodenabstände be grenzt, da sonst die anzulegende Spannung zu hoch würde. Wegen der schlitzförmigen Kanalform können darüber hinaus nur relativ niederviskose Flüssigkeiten verwendet werden, die auch nur einen geringen elektroviskosen Effekt zeigen. Such an engine mount is from DE-OS 33 36 965 be knows. The overflow opening consists of a slot-shaped channel with a rectangular cross-section, whose walls generate the electric field through the two electrodes are formed. The cross section of a such channel is, however, due to the outer dimension of the Motor bearings as well as reasonable electrode distances limits, otherwise the voltage to be applied would be too high. Because of the slit-shaped channel shape, you can also only relatively low-viscosity liquids are used, which also have only a slight electroviscous effect.

Aus der älteren Patentanmeldung P 34 33 797.0 ist ein ak tives Motorlager beschrieben, bei dem kreisringförmige Elektroden konzentrisch und mit geringem Abstand zueinan der angeordnet sind, die von der elektroviskosen Flüssig keit parallel durchströmt werden.From the older patent application P 34 33 797.0 is an ak tives engine mount described in the circular Electrodes concentric and close to each other which are arranged by the electroviscous liquid flow in parallel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aktives Motorlager zu schaffen, bei dem Querschnitt und geometrische Gestaltung der Überströmöffnungen nur geringe Grenzen gesetzt sind und bei dem insbesondere auch hochviskose Flüssigkeiten verwendet werden können, die einen deutlich besseren elektroviskosen Effekt zei gen. Damit können dann Dämpfung und dynamische Steifig keit durch entsprechende Veränderung der Viskosität der Flüssigkeit durch Anlegen eines elektrischen Feldes besser und präziser auf die jeweiligen Betriebszustände abgestimmt werden.The present invention is based on the object to create an active engine mount at the cross section and geometric design of the overflow openings only there are few limits and in particular highly viscous liquids can also be used, which show a significantly better electroviscous effect This allows damping and dynamic stiffness speed by changing the viscosity of the Liquid by applying an electric field better and more precise to the respective operating conditions be coordinated.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Elektroden als siebförmige Platten ausgebildet sind, die in mindestens einer der Überströmöffnungen quer zur Strömungsrichtung angeordnet sind.To achieve this object, the invention provides that the electrodes are designed as sieve-shaped plates are transverse in at least one of the overflow openings are arranged to the direction of flow.

Durch Ausbildung der Elektroden als metallische Siebe wird einmal erreicht, daß der Strömungswiderstand im feldlosen Zustand nur sehr gering ist, während bei Anle gen einer Spannung zwischen den Siebelektroden ein ver gleichsweises homogenes elektrisches Feld herrscht.By forming the electrodes as metallic sieves is achieved once that the flow resistance in fieldless condition is very low, while at Anle against a voltage between the sieve electrodes there is also a homogeneous electric field.

Die Siebplatten bestehen zweckmäßigerweise aus einem dünnen Drahtgewebe, wobei sowohl die Maschenweite als auch die Drahtstärke der Siebe maximal ein Drittel des Abstandes der Siebplatten betragen soll. Als zweckmäßigen Abstand für die Siebplatten hat sich eine Größe von 1 bis 5 mm ergeben. The sieve plates suitably consist of one thin wire mesh, with both the mesh size as also the wire thickness of the sieves a maximum of one third of the Distance between the sieve plates should be. As appropriate The distance for the sieve plates has a size of 1 to Result in 5 mm.

Zweckmäßig ist es dabei, wenn die Elektroden am Eintritt und Austritt einer Überströmöffnung angeordnet sind.It is useful if the electrodes at the entrance and outlet of an overflow opening are arranged.

Es ist aber auch möglich, daß die Zwischenplatte bis zu 90% ihres Durchmessers durch eine Überströmöffnung und diese vollflächig überdeckende Siebplatten ersetzt ist.But it is also possible that the intermediate plate up to 90% of their diameter through an overflow opening and this completely covering sieve plates is replaced.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wir kungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigenBased on a schematic drawing, structure and we example of embodiments according to the invention explained in more detail. Show

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Motorlager mit einer die Zwischenplatte senkrecht durchsetzenden Überströmöffnung, Fig. 1 shows a cross section perpendicular passing through by an engine bearing with an overflow opening, the intermediate plate,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Zwischenplatte des Motorlagers nach Fig. 1 mit den Siebplatten, Fig. 2 shows a cross section through the intermediate plate of the engine mount of FIG. 1 with the perforated plates,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Motorlager mir Pa rallelschaltung einer durch Siebplatten abge deckten senkrechten Überströmöffnung in der Zwi schenplatte und einem wendelförmigen Kanal ohne Siebplatten, Fig. 3 shows a longitudinal section through the motor bearings me parallel switching a abge by sieve plates covered vertical overflow opening in the interim rule plate and a spiral channel without perforated plates,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Motorlager nach Fig. 3 mit Blick auf die Zwischenplatte, Fig. 4 shows a cross section through the engine mount of FIG. 3 with a view to the intermediate plate,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Motorlager mit zwei parallel geschalteten Überströmöffnungen ent sprechend Fig. 3, die beide mit Siebplatten ab gedeckt sind, Fig. 5 shows a longitudinal section through an engine mount with two parallel overflow openings accordingly Fig. 3, both of which are covered with sieve plates from,

Fig. 6 einen Querschnitt durch das Motorlager nach Fig. 5 mit Blick auf die Zwischenplatte, Fig. 6 shows a cross section through the engine mount of FIG. 5, in view of the intermediate plate

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Motorlager mit einem wendelförmigen Kanal mit Siebplatten in der Zwischenplatte und Fig. 7 is a longitudinal section through an engine mount with a helical channel with sieve plates in the intermediate plate and

Fig. 8 einen Querschnitt durch das Motorlager nach Fig. 7 mit Blick auf die Zwischenplatte. Fig. 8 shows a cross section through the engine mount according to Fig. 7 with a view of the intermediate plate.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besteht das Zweikammer-Mo torlager zunächst in herkömmlicher Weise aus einer oberen Kammer 1 und einer unteren Kammer 2, die durch eine, in der noch zu beschreibenden Zwischenplatte 3 verlaufenden Überströmöffnung 4 hydraulisch miteinander verbunden sind. Die obere Kammer 1 wird von einer starkwandigen, hohlkegelförmigen Kammerwandung 5 aus einem gummielasti schem Material gebildet, die an der oberen Stirnseite mit einer Lagerplatte 6, an der über einen Bolzen 7 bei spielsweise der Motor festgelegt sein kann, und im unte ren Bereich mit dem Halteflansch 8 zum Anschluß an ein nicht näher dargestelltes Widerlager haftend verbunden ist. Die untere Kammer 2 wird von einer beispielsweise tassenförmigen Kammerwandung 9 aus ebenfalls gummielasti schem, jedoch weicherem Material gebildet, die auch mit dem Flansch 8 verbunden ist.As can be seen from Fig. 1, the two-chamber Mo torlager initially in a conventional manner from an upper chamber 1 and a lower chamber 2 , which are hydraulically connected to each other through an overflow opening 4 in the intermediate plate 3 to be described 3 . The upper chamber 1 is formed by a thick-walled, hollow-conical chamber wall 5 made of a rubber-elastic material, which on the upper end face with a bearing plate 6 , on which the motor can be fixed by a bolt 7, for example, and in the lower region with the Retaining flange 8 is adhesively connected for connection to an abutment, not shown. The lower chamber 2 is formed by a cup-shaped chamber wall 9, for example, which is also made of rubber-elastic but softer material and is also connected to the flange 8 .

Die Zwischenplatte 3 weist bei dem dargestellten Aus führungsbeispiel eine Überströmöffnung 4 auf, deren Durchmesser bis zu 90% des Zwischenplattendurchmessers betragen kann. In diese Überströmöffnung 4 sind parallel zueinander übereinanderliegend drei Siebplatten 10, 11 und 12 eingesetzt, die die Überströmöffnung 4 vollflächig ausfüllen. Die einzelnen Siebplatten bestehen dabei aus dünnem Drahtgewebe mit einer Maschenweite von etwa 1 mm und weisen untereinander einen Abstand von vorzugsweise 1 bis 3 mm auf. Maschenweite und Drahtstärke der Siebe sind zweckmäßigerweise dabei so zu bemessen, daß beide Kenngrößen klein gegen den Abstand der Siebe sind. Im allgemeinen sollten sowohl Maschenweite als auch Draht stärke maximal 1/3 des Abstandes der Siebplatten 10, 11 und 12 betragen.The intermediate plate 3 has in the exemplary embodiment shown from an overflow opening 4 , the diameter of which can be up to 90% of the intermediate plate diameter. In this overflow opening 4 three sieve plates 10 , 11 and 12 are inserted parallel to one another and fill the overflow opening 4 over the entire surface. The individual sieve plates consist of thin wire mesh with a mesh size of approximately 1 mm and are at a distance of preferably 1 to 3 mm from one another. Mesh size and wire thickness of the sieves are expediently dimensioned so that both parameters are small compared to the distance between the sieves. In general, both mesh size and wire thickness should be a maximum of 1/3 of the distance between the sieve plates 10 , 11 and 12 .

Von den drei dargestellten Siebplatten 10, 11 und 12 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die mittlere Siebplatte 11 als Elektrode an eine Spannungsquelle 13 gelegt, während die beiden anderen Siebplatten 10 und 12 auf Erdpotential 14 liegen.Of the three sieve plates 10 , 11 and 12 shown , in the present exemplary embodiment the middle sieve plate 11 is placed as an electrode on a voltage source 13 , while the other two sieve plates 10 and 12 are at ground potential 14 .

Das Motorlager selbst ist mit einer elektroviskosen Flüssigkeit gefüllt, deren Grundviskosität zwischen etwa 100 bis 1000 mPa×s liegt. Derartige elektroviskose Flüssigkeiten, wie sie aus den US-PS 28 86 151 und 30 47 507 bekannt sind, können beispielsweise aus einer Mischung von etwa 40 bis 60 Gew.-% Kieselsäure als Fest stoff, 30 bis 50 Gew.-% einer geeigneten organischen Pha se mit niedriger Elektrizitätskonstante, 5 bis 10% Gew.-% Wasser sowie etwa 5 Gew.-% eines Dispergiermittels bestehen.The engine mount itself is electroviscous Liquid filled, the basic viscosity of between about 100 to 1000 mPa × s. Such electroviscose Liquids such as those from US Pat. No. 2,886,151 and 30 47 507 are known, for example from a Mixture of about 40 to 60% by weight of silica as a solid substance, 30 to 50 wt .-% of a suitable organic Pha low electricity constant, 5 to 10% % By weight of water and about 5% by weight of a dispersant consist.

Bei Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen den Sieb platten 10, 11 und 12 kann die Viskosität der Flüssigkeit um den Faktor 3 bis 100 erhöht werden, so daß damit prak tisch ein Flüssigkeitsdurchgang durch die Überströmöff nung 4 gestoppt und damit virtuell völlig verschlossen wird. Damit läßt sich eine sehr effektive Regelung der Dämpfungswerte eines derartigen Lagers durchführen, wäh rend über einen weiten Frequenzbereich nur eine geringe dynamische Verhärtung auftritt. Bei nicht eingeschaltetem Elektrodenfeld ist der Strömungswiderstand eines derarti gen Lagers jedoch sehr gering, so daß es sich bei niedri gen Frequenzen nahezu wie ein reines Gummilager verhält, da dem Flüssigkeitsstrom von einer Kammer in die andere kaum ein Widerstand entgegengesetzt wird.When applying an electric field between the sieve plates 10 , 11 and 12 , the viscosity of the liquid can be increased by a factor of 3 to 100, so that practically a passage of liquid through the overflow opening 4 is stopped and is thus virtually completely closed. This allows a very effective control of the damping values of such a bearing to be carried out, while only a slight dynamic hardening occurs over a wide frequency range. When the electrode field is not switched on, however, the flow resistance of a bearing of this type is very low, so that it behaves almost like a pure rubber bearing at low frequencies since the liquid flow from one chamber to the other is hardly resisted.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Sieb platten 10, 11 und 12 vorgesehen. Es ist jedoch auch mög lich, die Zahl der Siebplatten zwischen 2 und 8 zu wäh len, wobei die Siebe dann alternierend als Elektroden ge schaltet sind, so daß an jedem zweiten Sieb die Steuer spannung liegt, während die anderen Siebe auf Erdpoten tial geschaltet sind. Zweckmäßigerweise werden jedoch 3 bis 5 Siebplatten verwendet. Durch die Dimensionierung der Siebe und die geringe Maschenweite im Verhältnis zum Siebabstand wird erreicht, daß zwischen den Siebelektro den ein vergleichsweise homogenes elektrisches Feld herrscht, ähnlich wie zwischen ungelochten Kondensator platten.In the illustrated embodiment, three sieve plates 10 , 11 and 12 are provided. However, it is also possible to select the number of sieve plates between 2 and 8, the sieves then being switched alternately as electrodes, so that the control voltage is applied to every second sieve, while the other sieves are connected to earth potential . However, 3 to 5 sieve plates are expediently used. The dimensioning of the sieves and the small mesh size in relation to the distance between the sieves ensures that a comparatively homogeneous electric field prevails between the sieve electrodes, similar to the plates between unperforated capacitors.

In dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist parallel zu der Überströmöffnung 4 mit den Sieb platten 10, 11 und 12 ein herkömmlicher, wendelförmiger Kanal 20 in der Zwischenplatte 3 angeordnet. Dieser Kanal 20 weist eine Eintrittsöffnung 21 zur oberen Kammer 1 und eine untere Austrittsöffnung 22 zur unteren Kammer 2 auf, die nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel um etwa 240° zueinander versetzt sind. Dieser Überströmkanal 20 bestimmt durch die in ihm schwingende Flüssigkeitssäule Höhe und Frequenzlage der maximalen Dämpfung, wie bei herkömmlichen, hydraulisch gedämpften Motorlagern. Zweck mäßig ist es dabei, wenn dieser Kanal 20 in seinen Ab messungen so auf die Volumensteifigkeit des Lagers und das spezifische Gewicht sowie die Viskosität der Flüssig keit abgestimmt ist, daß sich für die in dem Kanal 20 schwingende Flüssigkeitssäule Eigenfrequenzen zwischen 2 und 50 Hz ergeben.In the example shown in Fig. 3 and 4 embodiment, is parallel to the overflow opening 4 arranged 10, 11 and 12, a conventional coil-shaped channel 20 in the intermediate plate 3 with the plates sieve. This channel 20 has an inlet opening 21 to the upper chamber 1 and a lower outlet opening 22 to the lower chamber 2 , which are offset from one another by approximately 240 ° in the exemplary embodiment shown. This overflow channel 20 determines the height and frequency position of the maximum damping, as in conventional, hydraulically damped motor bearings, by the liquid column vibrating in it. It is expedient if this channel 20 in its dimensions from the volume stiffness of the bearing and the specific weight and viscosity of the liquid speed is matched that there are natural frequencies between 2 and 50 Hz for the vibrating liquid column in the channel 20 .

Wenn durch Anlegen einer Spannung an die Siebplatten 10, 11 und 12 ein Flüssigkeitsdurchgang durch die Über strömöffnung 4 gesperrt ist und ein Flüssigkeitsaustausch nur noch über den Kanal 20 erfolgen kann, so verhält sich ein solches Lager wie ein herkömmliches, hydraulisch ge dämpftes Lager mit Trägheitseffekten. Im spannungslosen Zustand ist der Kanal 20 dann praktisch durch die Über strömöffnung 4 mit sehr geringem Strömungswiderstand überbrückt. Das Lager verhält sich dann bei niedrigen Frequenzen nahezu wie ein reines Gummilager, da einem Flüssigkeitsaustausch von einer Kammer in die andere praktisch kein Widerstand entgegengesetzt wird.If by applying a voltage to the sieve plates 10 , 11 and 12, a liquid passage through the overflow opening 4 is blocked and a liquid exchange can only take place via the channel 20 , such a bearing behaves like a conventional, hydraulically damped bearing with inertial effects . In the de-energized state, the channel 20 is then practically bridged through the overflow opening 4 with very little flow resistance. The bearing then behaves almost like a pure rubber bearing at low frequencies, since there is practically no resistance to a liquid exchange from one chamber to the other.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6, die ein Lager entsprechend dem mechanischen Aufbau nach Fig. 3 und 4 entsprechen, weist hierbei auch der Überströmka nal 20 ein Siebplattenpaket 25 auf, das in der gezeigten Darstellung am Eintritt 21 des Kanals 20 angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dieses Siebplattenpaket 21 am Kanalaustritt 22 anzuordnen. Durch diese Siebplatten 25 kann dann auch dieser parallel geschaltete Überströmkanal 20 durch Anlegen eines elektrischen Feldes mehr oder weniger verschlossen werden, so daß damit der Durchfluß durch die beiden parallel liegenden Kanäle 4 und 20 indi viduell gesteuert und aufeinander abgestimmt werden kann.In the embodiments according to FIGS. 5 and 6 corresponding to a bearing according to the mechanical structure of FIG. 3 and 4, in this case also has the Überströmka nal 20, an Siebplattenpaket 25 which arranged in the representation shown at the inlet 21 of the channel 20 is. However, it is also possible to arrange this screen plate package 21 at the channel outlet 22 . Through this sieve plates 25 this parallel overflow channel 20 can then be more or less closed by applying an electric field, so that the flow through the two parallel channels 4 and 20 can be individually controlled and matched.

Wie aus den Ausführungsbeispielen nach Fig. 7 und 8 er sichtlich, ist es grundsätzlich auch möglich, hydraulisch gedämpfte Zweikammer-Motorlager, die in der starren Zwi schenplatte 26 lediglich einen herkömmlichen, wendelför migen Kanal 27 aufweisen, mit einem derartigen Siebplat tenpaket 28 am Eintritt 29 oder am Austritt 30 individu ell zu steuern.As evident from the embodiments of FIGS. 7 and 8, it is in principle also possible to use hydraulically damped two-chamber engine mounts, which only have a conventional, wendelför shaped channel 27 in the rigid intermediate plate 26 , with such a strainer plate package 28 at the entrance 29 or at the outlet 30 to control individually.

Insgesamt lassen sich also bei Verwendung von Siebplatten als Elektroden und den beschriebenen Anordnungen auch ak tive Ansteuerungen von hydraulisch gedämpften Motorlagern mit Überströmkanälen beliebigen Querschnittes realisieren und die Strömung in den Kanälen durch ein Siebelektroden paket, das der Strömung ohne angelegtes Feld nur einen sehr gerigen Widerstand entgegensetzt, kontrollieren. Da mit ist man bei der Kanalauslegung nicht mehr abhängig von einer durch die maximalen elektrischen Feldstärken oder einer zur Vermeidung von Spitzenentladungen oder Überschlägen bedingten Elektrodengeometrie.Overall, therefore, when using sieve plates as electrodes and the described arrangements also ak tive controls of hydraulically damped engine mounts with overflow channels of any cross-section and the flow in the channels through a sieve electrode package that the flow without a field only one opposed very low resistance, check. There with you are no longer dependent on the channel design one by the maximum electric field strengths or one to avoid peak discharges or Arcing-related electrode geometry.

Claims

1. Active, hydraulically damping engine mount, in particular for motor vehicles, with two rubber-elastic peripheral walls having chambers which are filled with an electro-viscous damping fluid, with a rigid intermediate plate between the two chambers, which has at least one overflow opening connecting the chambers, and with at least two parallel, plate-shaped electrodes made of metal used in an overflow opening, an electric field being able to be applied between each adjacent electrode to control the viscosity of the damping liquid, characterized in that the electrodes are in the form of sieve-shaped plates ( 10 , 11 , 12 ; 25 ; 28 ) are formed, which are arranged in at least one of the overflow openings ( 4 ; 20 ; 27 ) transversely to the flow direction.

2. Active, hydraulically damping engine mount according to claim 1, characterized in that the sieve plates ( 10 , 11 , 12 ; 25 ; 28 ) consist of thin wire mesh.

3. Active, hydraulically damping engine mount according to claim 2, characterized in that both mesh width and wire gauge of the screens carry a maximum of one third of the distance of the screen plates ( 10 , 11 , 12 ; 25 ; 28 ) be.

4. Active, hydraulically damping engine mount according to claim 3, characterized in that the distance between the sieve plates ( 10 , 11 , 12 ; 25 ; 28 ) from each other is 1 to 5 mm.

5. Active, hydraulically damping engine mount according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electrodes ( 25 ) at the inlet ( 21 ) and outlet ( 22 ) of an overflow opening ( 20 ) are arranged.

6. Active, hydraulically damping engine mount according to one of claims 1 to 5, characterized in that the intermediate plate ( 3 ) up to 90% of its diameter is replaced by an overflow opening ( 4 ) and this completely covering sieve plates ( 10 , 11 , 12 ) .